[發明專利]塑料轉化為烯烴和芳族產物

在審

• 申請號: 201380075524.0
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN105102587A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 拉維錢德·納拉亞納斯瓦米;克里希納·庫馬爾·拉馬穆爾蒂;普斯·斯里尼瓦桑
• 申請（專利權）人: 沙特基礎工業公司
• 主分類號: C10G1/10
• 分類號: C10G1/10;B01J29/40;B01J35/10;C10G11/18
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張英;宮傳芝

技術領域

本發明涉及通過熱解將塑料轉化為烯烴和芳族化合物。

背景技術

廢塑料大部分被轉入填埋或被焚燒，其中較小部分被轉入循環利用。這些年來，隨著法規的增加和對填埋的征稅，消費后廢料被循環使用或焚燒用于能量回收的百分比正逐漸增加。PlasticsEurope的2009年的統計表明，在歐洲產生大約24.4百萬噸的廢塑料。其中，通過循環利用(22.6％)或能量回收(31.3％)來處理54％。將塑料轉入填埋是大約46.1％。因此，將廢塑料處置成填埋正變得越來越困難。

可以根據廢塑料的原料循環利用的類別來分類用來產生產物如石腦油、乙烯、丙烯、和芳族化合物的廢塑料的熱解。隨著石腦油價格顯著提高，與對更便宜的氣態烴進料進行操作的蒸汽裂解裝置相比，對石腦油進料進行操作的蒸汽裂解裝置處于不利的地位。如果用等效量的來自塑料轉化過程，如熱解的產物替換進入蒸汽裂解裝置的一部分石腦油進料，則對石腦油進料進行操作的蒸汽裂解裝置的經濟狀況將會改善。

為了影響連續的非常大量的蒸汽裂解裝置工廠運營的經濟狀況，必要的是熱解過程也是連續的。今天不存在這樣的大規模工廠，其在單一步驟中將廢塑料直接轉化成石油化學產品。世界各地的先前的嘗試一直專注于從廢塑料生成液體燃料。這些工廠是規模較小的或特性為模塊化的。在這樣的小規模的工廠中進行的反應還進行較長的停留時間，從而使得它們不太適用于更大規模上的連續操作。一些早期的嘗試還集中于從廢塑料生成用于蒸汽裂解裝置的原料。然而，這些依賴于蒸汽裂解爐成功的可用性。此外，在裂解爐中這些產生的蒸汽裂解裝置進料的轉化通常將導致產生較高量的甲烷，其是不希望的。

因此，需要用于將塑料直接轉化成石油化工產物，如烯烴和芳族化合物的方法，其最大限度地減少甲烷的形成，以及其最大化烯烴和芳族化合物的產率。

發明內容

通過在反應器內引入烴原料和催化劑組合物來進行由原料產生烯烴和芳族化合物的方法，至少一部分的反應器是在550C或更高的反應器溫度下。催化劑組合物是流化催化裂化(FCC)催化劑和ZSM-5沸石催化劑，其中ZSM-5沸石催化劑的量占FCC催化劑和ZSM-5沸石催化劑的總重量的10wt.％或更多。以6或更大的催化劑與進料比將原料和催化劑組合物引入反應器。在反應器內允許將至少一部分的原料轉化為烯烴和芳族化合物中的至少一種。從反應器移開包含所述烯烴和芳族化合物中的至少一種的產物流股。

在某些具體實施方式中，FCC催化劑包含以下至少一種：X型沸石、Y型沸石、USY沸石、絲光沸石、八面沸石、納米晶體沸石、MCM中孔材料、SBA-15、硅-鋁磷酸鹽(silico-aluminophosphate)、磷酸鎵、和磷酸鈦。

FCC催化劑還可以包含包埋在基質中的Y沸石和USY沸石中的至少一種，FCC催化劑具有100m²/g至400m²/g的總表面積，按重量計0至0.5％的焦炭沉積量。

在一些應用中，FCC催化劑是具有按重量計大于0至0.5％的焦炭沉積的非新鮮的FCC催化劑。在某些實施方式中，FCC催化劑可以具有100m²/g至200m²/g的總表面積。

在一些實施方式中，催化劑組合物的ZSM-5沸石催化劑的量占FCC催化劑和ZSM-5沸石催化劑的總重量的10wt.％至50wt.％。在其它實施方式中，催化劑組合物的ZSM-5沸石催化劑的量占FCC催化劑和ZSM-5沸石催化劑的總重量的30wt.％至45wt.％。

在某些情況下，可以操作反應器，其中所述至少一部分的反應器是在570℃至730℃的反應器溫度下。在一些實施方式中，反應器可以是以下至少一種：流化床反應器、鼓泡床反應器、淤漿反應器、回轉窯反應器、和填充床反應器。

在一些應用中，可以以8或更大的催化劑與進料比將原料和催化劑組合物引入反應器。原料可以是以下至少一種：聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酯、天然和合成橡膠、輪胎、填充聚合物、復合材料、塑料合金、溶解在溶劑中的塑料、生物質、生物油、和石油。

在本發明的另一個方面，提供了用于從烴原料產生烯烴和芳族化合物的催化劑組合物。催化劑組合物包含流化催化裂化(FCC)催化劑和ZSM-5沸石催化劑的混合物，其中ZSM-5沸石催化劑的量占FCC催化劑和ZSM-5沸石催化劑的總重量的10wt.％至50wt.％。